功率型白光LED內外相結構熒光粉平面涂層研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)以其眾多的優(yōu)點,從它剛問世,就受到了各國政府和各大企業(yè)的重視。隨著半導體技術、加工工藝等的發(fā)展,LED的發(fā)光效率在不斷提高,而生產成本下降,在越來越多的應用領域里,都顯示出了LED杰出的特性。1993年,第一只藍光LED出現,1996年,第一只白光LED出現,使得LED的色彩在整個可見光的范圍內都得以實現。白光LED的發(fā)光效率不斷提高,使白光LED的應用領域,從傳統(tǒng)的指示領域向照明領域轉移,將取代白熾燈(Incand

2、escent Lamp)和熒光燈(Fluorescent Lamp)成為第四代光源。正因如此,使得白光LED的研究成為熱點。目前,制造白光LED的最常用的方法是在藍光LED芯片的表面上涂覆一層黃色熒光粉(YAG:Ce3+),但涂覆熒光粉的方法一般采用傳統(tǒng)的點膠工藝,這種方法有幾個明顯的不足之處:一是生產效率不高,不能適應現代工業(yè)上的批量化生產;二是粉層形狀不規(guī)則,外形呈拱圓形,直接導致了單顆白光LED出光在空間的分布不均勻,人眼在白光范

3、圍內是很靈敏的,能分辨的空間色溫差異閾值是50～100K,分辨出色度坐標為0.01的差別;三是器件間的一致性得不到保證,同一批產品可能會有很大的差異。正是以上原因,制約了白光LED整體性能的提高。于是,我們開發(fā)了一種新穎的熒光粉平面涂層技術,采用粉漿法,基于水溶性感光膠的熒光粉平面涂層技術在藍光LED的芯片表面上得以實現。這種以水為分散劑,又以水為顯影劑的感光膠,降低了成本,而且性能優(yōu)良。本論文正是針對上述問題,提出了一種新的基于水溶性

4、感光膠平面涂層技術,優(yōu)化了工藝參數,提高了功率型白光LED的整體性能。本文的主要工作和相關結論如下:1.研究了基于PVA+ADC水溶性感光膠感光特性,并論證了該感光膠既可以用UV作為曝光光源又可以用藍光芯片自曝光的可行性,并說明了自曝光的優(yōu)點;2.以白光LED的出光光效和光均勻性作為考核指標,對含有熒光粉感光膠懸浮液(粉漿)的配方進行了優(yōu)化,通過實驗測試結果,證實了這種優(yōu)化方案是切實可行的。典型的參數是:在粉漿中,PVA的濃度為2％,A

5、DC為0.02%,熒光粉為250mg/ml;3.提出了一種多層多相結構的熒光粉涂層新思路,即PVA與硅膠組成內外相,在藍光芯片表面先涂預涂層的結構,并通過實驗證實了這種結構可以進一步提高器件的特性,具有可行性:4.對PVA與硅膠乳狀液感光膠的穩(wěn)定性進行了探索,認為PVA在感光膠中,既是熒光粉層的成膜劑,同時也是形成具有內外相結構的乳化劑,有利于硅膠和水的混合液體的穩(wěn)定性。另外,在乳液中加入適量的非離子型或陽離子型表面活性劑,更能提高乳狀